JPH0847804A - 工具および装着物保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転継手を使用しないで、流体圧力を利用で
きる工具および装着物保持装置を提供すること。 【構成】 工具１２０を取り付けて回転する主軸１１１
のテ−パ部１２２に工具１２０のテ−パ部１２３を押し
付けるように、工具のプルスタッド１２１を保持し引っ
張るコレット１１９と、それに力を伝える軸１１８を持
つ主軸において、軸１１８に力を伝え且つ移動させる主
軸１１１と一体のシリンダ−１１４及びピストン１１６
と、その作用圧力回路内にあり主軸と一体に組み込まれ
たアキュムレ−タ１４０と、主軸と一体の逆止弁１２５
付きの作用回路への流体受口１２６、１２７と、主軸の
外部にあり定位置で流体受口に接続した時に流体を授受
する流体供給部１２９、１３０を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体圧力を利用して工
具や装着物などの物品を保持する工具および装着物保持
装置に関する

【０００２】

【従来の技術】従来の工具および装着物保持装置につい
て図３を参照して説明する。図３は、皿バネの力を利用
して工具および装着物を保持する工具および装着物保持
装置を示している。

【０００３】この従来例では、工具および装着物保持装
置は主軸３１１に組込まれている。なお、主軸３１１
は、回転できるように支持されたスリ−ブ３１２や軸受
３１３に対し、ネジ３１４により軸方向に移動できるよ
うに構成されている。また、スリ−ブ３１２と一体で回
転できるように軸受３１５によって支持されている。

【０００４】ここで、工具および装着物が工具３１６で
ある場合を例にとり、工具３１６を保持する機構につい
て説明する。先ず、主軸３１１が回転運動中でも固定状
態にあるシリンダ３１７の油口３１８に対し油圧回路
（図示せず）から油を供給する。この油は、油口３１８
から油室３１９に入り油室３１９を広げる。油室３１９
が広がるとピストン３２０は図面の下方に移動し、ピス
トン３２０の面３２１が中空軸３２２の下面３２３から
離れる。

【０００５】このとき、中空軸３２２と一体の皿バネ受
３２４が、皿バネ３２５のバネ力によって図の下方に押
される。皿バネ受３２４が下がると、皿バネ受３２４と
一体のドロ−バ−３２６が引っ張られ、そしてドロ−バ
−３２６と一体の軸３２７が下方に引かれる。軸３２７
が下がると軸３２７の面３２８がコッレト３２９の下側
の面３３０を引き、コレット３２９の上側の面３３１が
工具３１６と一体のプルスタッド３３２の面３３３を押
す。プルスタッド３３２の面３３３が押されると、工具
３１６のテ−パ部３３４が主軸３１１のテ−パ部３３５
に押し付けられ、主軸３１１によって工具３１６が保持
される。

【０００６】次に、主軸３１１によって保持された工具
３１６を解放する機構について説明する。油圧回路（図
示せず）からシリンダ３１７の油口３３６に油が供給さ
れる。油は油口３３６から油室３３７に入る。このと
き、油室３１９の油は油圧回路によって油口３１８から
排出される。

【０００７】油室３３７に油が入ると油室３３７が広が
り、ピストン３２０は図面の上方、即ち工具３１６の方
向に動く。これにより、ピストン３２０の面３２１が中
空軸３２２の面３２３を押す。このとき、中空軸３２２
と一体の皿バネ受３２４が皿バネ３２５を押す。この場
合、皿バネ３２５のバネ力より油圧力の方が強いので、
皿バネ３２５が撓み、皿バネ受３２４と一体のドロ−バ
−３２６を工具３１６の方向に動かす。

【０００８】ドロ−バ−３２６が工具３１６の方向に動
くと、ドロ−バ−３２６と一体になっている軸３２７の
面３３８がコレット３２９の面３３９を上方に押す。こ
のとき、コレット３２９の先端３４０が主軸３１１の内
径の広がった部分３４１に入り、軸方向にすり割ってあ
るコレット３２９の内径が広がる。この結果、コレット
３２９の面３３１で保持されていたプルスタッド３３２
の面３３３が解放される。なお、広がったコレット３２
９の内径寸法は、プルスタッド３３２の外径寸法より大
きいため、プルスタッド３３２やこれと一体に結合して
いる工具３１６を主軸３１１から取り除けるようにな
る。

【０００９】上記した皿バネを利用する方式は、工具な
どの保持を解除するたびに皿バネが半径方向に微小に変
化する。また皿バネには疲労の問題もあり、さらに主軸
が高速に回転する時に皿バネに遠心力が働き工具および
装着物を保持する力が減少するという問題もある。

【００１０】次に、皿バネに代えて油圧力を利用し、工
具および装着物を保持する従来の工具および装着物保持
装置について図４で説明する。この従来例の場合も、物
品保持装置は主軸４１１に組込まれている。なお主軸４
１１は、回転可能に支持されたスリ−ブ４１２や軸受４
１３に対し、ネジ４１４により軸方向に移動できるよう
に支持されている。また、主軸４１１は、スリ−ブ４１
２と一体に回転できるように軸受４１５で支持されてい
る。さらに主軸４１１と回転継手４１６が一体で回転で
きるように、ブラケット４１７、４１８は軸受４１５、
４１９、４２０によって支持されている。

【００１１】上記した構成で、油圧力を利用して工具お
よび装着物例えば工具４２１を主軸４１１に保持する場
合、油圧回路（図示せず）からブラケット４１７の油口
４２２に油が供給される。油は、ブラケット４１８の面
４２３と回転継手４１６の継手面４２４の間を通って油
室４２５に入る。これにより油室４２５が広がり、ピス
トン４２６を図面の下方に動かす。このときピストン４
２６と一体のドロ−バ−４２７が引っ張られ、さらにド
ロ−バ−４２７はこれと一体の軸４２８を引っ張る。そ
して軸４２８の面４２９がコレット４３０の面４３１を
引き、面４３１は工具４２１と一体のプルスタッド４３
２の面４３３を押す。この結果、工具４２１のテ−パ部
４３４が主軸４１１のテ−パ部４３５に押し付けられ、
工具４２１が主軸４１１に保持される。

【００１２】次に、主軸４１１に保持された工具４２１
を解放する機構について説明する。油圧回路からブラッ
ケト４１７の油口４３６に油が供給される。この油は、
ブラケット４１８の面４２３と回転継手４１６の継手面
４２４の間を通って油室４３７に入る。このとき、油室
４２５の油は油口４２２から排出される。

【００１３】油室４３７に油が入ると油室４３７が広が
り、ピストン４２６が工具４２１の方向に動く。ピスト
ン４２６の動きは一体になったドロ−バ−４２７を押
し、ドロ−バ−４２７はこれと一体の軸４２８を押す。
そして軸４２８の面４３８がコレット４３０の面４３１
を押す。この結果、コレット４３０は工具４２１の方向
に動き、その先端部４３９が主軸４１１の内径部が広が
った部分４４０に入る。このとき、軸方向にすり割って
あるコレット４３０の内径が広がり、コレット４３０の
面４４１で保持されているプルスタッド４３２の面４３
３が解放される。なお内径が広がったコレット４３０の
内径寸法は、プルスタッド４３２の外径寸法より大きい
ため、プルスタッド４３２やこれと一体の工具４２１を
主軸４１１から取り除くことができる。

【００１４】上記したように、油圧を利用して工具およ
び装着物を保持する構成の場合、主軸の回転中も工具お
よび装着物を保持する必要がある。そのため、回転継手
が用いられその部分から油が供給される。この場合、回
転継手部分が発熱するという問題がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
装置、例えば皿バネを用いた工具および装着物保持装置
においては、工具および装着物を保持し解放するたびに
皿バネが半径方向に僅かに変位し、それにより主軸系の
動バランスが変化し、主軸の高速回転特性に悪い影響を
与える。また主軸が高速に回転すると皿バネに遠心力が
働き、工具および装着物を保持する力が減少することも
ある。また、工具および装着物の保持や解放を繰り返す
うちに皿バネが疲労しその限界に至ることもある。

【００１６】一方、油圧力を利用する方法は、皿バネを
用いた場合のような問題はなくなる。しかし、回転中で
も工具および装着物を保持する力を維持する必要があ
る。このため、回転中のシリンダに油を供給するために
回転継手が使用され、その部分を利用して油を供給して
いる。この場合、回転継手の部分が発熱し熱変形を起こ
すことがある。また、熱変形が起こると機械の精度や寿
命に悪い影響を与える。

【００１７】本発明は、上記した欠点を解決するもの
で、回転継手を使用せずに、流体の圧力を利用して物品
が保持できる工具および装着物保持装置を提供すること
を目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、工具および装
着物のプルスタッドを保持するコレットと、このコレッ
トを前後に移動させ、前記プルスタッドを保持しあるい
は解放する動作を前記コレットに行わせる軸と、この軸
を前後に移動する力を発生するシリンダおよびピストン
と、前記シリンダ内に流体を供給し、また前記シリンダ
内から流体を排出する給排出口と、この給排出口に組み
込まれた逆止弁と、前記シリンダ内に供給された流体が
前記ピストンに作用する力をある値以上に保持する圧力
保持機構と、前記工具および装着物が取り付けられ、前
記コレットやシリンダ、ピストン、給排出口、圧力保持
機構と一体で回転する主軸と、この主軸の回転とは独立
して運動し、かつ前記給排出口を通して流体の供給と排
出を行う流体給排出部とを具備している。

【００１９】また、前記ピストンが前記軸に作用する力
を検知するセンサを設けている。

【００２０】また、前記流体給排出口に対する前記流体
給排出部の位置を検知するセンサを設けている。

【００２１】

【作用】上記した構成によれば、主軸と一体になったシ
リンダ−に油などの流体が供給されピストンが動く。こ
のピストンは軸を引張り、軸と一体のコレットを引き、
そして工具および装着物と一体のプルスッタドを引く。
プルスッタドが引かれと、主軸のテ−パ部に工具および
装着物のテ−パ部が押し付けられ、工具および装着物は
主軸に保持される。

【００２２】なお、シリンダ−に流体を供給する場合、
主軸を一定の位置に停止させる。このとき、主軸に設け
られた逆止弁付の流体受口も一定の位置に停止する。一
方、主軸の外部には、主軸の流体受口の停止位置に合わ
せて、針状の流体供給口が設けられている。そして、主
軸が停止したときに、流体受口の逆止弁を押すようにし
ながら流体供給口を前進させ、流体受口と流体供給口を
連結させ、流体供給口から流体受口に圧力流体を供給す
る。なお、圧力流体の排出もこの状態で行われる。圧力
流体の供給が終了した後、流体受口と流体供給口の結合
が解かれる。なお、圧力流体の供給や排出された後は、
圧力保持機構が流体圧力を維持し、工具および装着物を
保持する力を保っている。

【００２３】上記した構造によれば、従来技術のように
皿バネが用いられていないため、皿バネが半径方向に変
位して主軸系の動バランスを変化させたり、皿バネに働
く遠心力で物品を保持する力が減少したり、また皿バネ
の疲労という問題がなくなる。 また、回転継手を使用
しないので、回転継手部分が発熱することもない。した
がって、回転継手部分の発熱が原因して、機械の精度や
寿命に悪い影響を与えることがない。

【００２４】

【実施例】

（実施例１）本発明の一実施例について図１を参照して
説明する。

【００２５】１１１は主軸で、工具や装着物などを保持
する工具および装着物保持装置は主軸１１１に組込まれ
ている。主軸１１１は、回転可能に支持されているスリ
−ブ１１２と一体に回転できるように軸受１１３で支持
されている。

【００２６】ここで、工具および装着物例えば工具を主
軸に保持する機構について説明する。主軸１１１と一体
に構成されたシリンダ−１１４の油室１１５に油が供給
される。これにより油室１１５が広がりピストン１１６
が下方に下がる。このときピストン１１６は一体になっ
たドロ−バ−１１７を引張る。ドロ−バ−１１７は一体
の軸１１８を引張り、そして軸１１８はコレット１１９
を引く。このとき、工具１２０と一体のプルスタッド１
２１がコレット１１９によって引かれ、主軸１１１のテ
−パ部１２２に工具１２０のテ−パ部１２３が押し付け
られる。このようにして工具１２０は主軸１１１に保持
される。

【００２７】次に、シリンダ−１１４の２つの油室１１
５、１２４に油を供給する機構を説明する。主軸１１１
は、主軸１１１の回転を制御する制御機構（図示せず）
によって一定の位置で停止するように制御される。ま
た、主軸１１１が停止した際、主軸１１１と一体に形成
されている流体受口１２６、１２７も一定の位置に停止
する。なお、流体受口１２６、１２７には逆止弁１２５
が設けられている。

【００２８】また、主軸１１１とは独立して外部にブラ
ケット１２８が配置されている。ブラケット１２８には
針状の流体供給口１２９、１３０が設けられている。ブ
ラケット１２８が設けられる位置は、流体供給口１２
９、１３０から流体受口１２６、１２７に給油できるよ
うに、主軸１１１が停止した際に、流体供給口１２９、
１３０と流体受口１２６、１２７が相対するような位置
に選ばれる。また流体供給口１２９、１３０には配管１
３１、１３２が接続され、配管１３１、１３２は電磁弁
を介して油圧ユニット（図示せず）に連結されている。
なお、ブラケット１２８は、ブラケット１０１内を動く
ピストン軸１３５によって、図の上下方向に移動できる
ようになっている。またブラケット１０１には配管１３
３、１０２が設けられ、配管１３３は油室１３４に接続
されている。

【００２９】ところで、ブラケット１０１の油室１３４
に油が供給されると油室１３４が広がり、ピストン軸１
３５が上方向に動く。このピストン軸１３５の動きでブ
ラケット１２８が上方に動き、その流体供給口１２９、
１３０も上方に移動し流体受口１２６、１２７に挿入さ
れる。なお流体受口１２６、１２７が設けられたブラケ
ット１３６は主軸１１１と一体になっており、またブラ
ケット１３６と主軸１１１の間は流体が漏れないように
シ−ル機構（図示せず）でシ−ルされている。なお、流
体受口１２６、１２７は共通のブラケット１３６に、そ
して流体供給口１２９、１３０共通のブラケット１２８
にそれぞれ設けられているが、これらは別々に設けても
よく、必ずしも共通のブラケットに設ける必要はない。

【００３０】また、流体供給口１２９、１３０は円筒形
状をしており、その外径は流体受口１２６、１２７には
めあって挿入される適正な寸法になっている。なお、流
体受口１２６、１２７にはそれぞれはＯリング１３７な
どが設けられ、挿入時に流体が漏れないようにシ−ルさ
れる。また、流体受口１２６、１２７の内部は、スプリ
ング１３８によって逆止弁１２５がブラケット１３６の
テ−パ状の内壁に押し付けられ、流体をシ−ルするチエ
ック弁機構になっている。なお流体供給口１２９、１３
９の先端が更に深く流体受口１２６、１２７に挿入され
ると、スプリング１３８のバネが撓み逆止弁１２５を奥
の方に押し下げ、流路が形成される。

【００３１】なお流体受口１２６に連結する流路１３９
は、工具１２０を保持する力を発生するシリンダ−１１
４の油室１１５に通じており、またアキュムレ−タ１４
０にも通じている。アキュムレ−タ１４０はピストン１
４２を有しており、ピストン１４２にはスプリング１４
１によって図１の上方に向かう力が加えられている。な
おアキュムレ−タ１４０は、油室１１５に連結する管路
や流路１３９における流体の漏れ等を補い、また流体圧
力をある値に保持するように機能している。またアキュ
ムレ−タ１４０は主軸１１１と一体に固定され、そして
シ−ル機構（図示せず）でシ−ルされている。また流体
受口１２７に連結する流路１４３は油室１２４に通じて
いる。油室１２４はシリンダ−１１４内に位置し、工具
１２０を解放する力を発生する。

【００３２】上記した構成によって、工具および装着物
の保持や解放が行われる。

【００３３】（実施例２）上記した実施例１の構成にお
いて、アキュムレ−タ１４０のピストン１４２と一体で
動く軸１４４の位置を検知するセンサ１４５が主軸１１
１に設けられている。

【００３４】工具１２０などを保持する力は、シリンダ
−１１４内の油室１１５に供給される流体がピストン１
１６を押すことによって発生する。この場合、油室１１
５内の流体の量が少なくなると、アキュムレ−タ１４０
は、流体の量の減少を補償するようにスプリング１４１
の力でピストン１４２を図１の上方に押し上げる。この
ときピストン１４２と一体の軸１４４も動く。

【００３５】したがって、工具１２０などを強固に保持
する力が保てる軸１４４の限界位置を測定しておき、セ
ンサ１４５で軸１４４の位置を検知すれば工具１２０を
保持する力が限界に近付いたかどうかを判別できる。例
えば、検知信号が検出された場合などに、工具１２０を
保持する力が限界に近付いたと判断し、油室１１５内に
流体を供給するなどすれば、物品の保持力を保つことが
できる。

【００３６】また軸１４４に主軸１１１の回転中心に一
致する円形のドッグを設置し、その位置を検知するセン
サ１４５を、主軸１１１の外部で主軸１１１と一緒に回
転しない場所に設置しても良い。このようにすれば主軸
１１１の回転中にピストン１４２の位置をセンサ１４５
で検知できる。

【００３７】（実施例３）実施例１の場合、流体供給口
１２９、１３０の外径は、流体受口１２６、１２７に適
正なはめあいで挿入できるような寸法の円筒状をしてい
る。また、流体受口１２６、１２７は、圧力流体が漏れ
ないようにＯリング１３７でシ−ルされている。そして
流体受口１２６、１２７の内部は、スプリング１３８に
よって逆止弁１２５がブラケット１３６のテ−パ状内壁
に押し付けられ、内部の流体が漏れないようにシ−ルす
るチエック弁機構になっている。このような構成で、流
体供給口１２９、１３０が流体受口１２６、１２７の内
部に深く挿入されたとき、スプリング１３８のバネが撓
み、逆止弁１２５が奥の方に押し下げられ、流路が開く
構成になっている。

【００３８】上記した構成において、図１のシリンダ１
０１について図２を参照して説明する。なお、図２では
図１に対応する部分には同一の符号を付し、重複する説
明は省略する。

【００３９】シリンダ１０１には、３つの配管１０２、
１０３、１３３が接続されている。この配管１０２、１
０３、１３３は、電磁弁（図示せず）を経て油圧ユニッ
ト（図示せず）に連結されている。

【００４０】ここで、電磁弁が作動し配管１０２が給油
状態になり、また配管１０３、１３３が排油状態にある
と、ロッドと一体のブラケット１２８は図の右方に動
き、ブラケット１２８の位置がセンサ１１０ａで検知さ
れる。この状態では、ロッドはシリンダ１０１の内側に
入り、流体供給口１２９、１３０は流体受口１２６、１
２７から離れ、両者は結合しない状態にある。

【００４１】次に、電磁弁が作動し、配管１０２、１３
３給油状態に、そして配管１０３が排油状態になると、
ブラケット１２８は図の左方に動き、ブラケット１２８
の位置がセンサ１１０ｂで検知される。この状態では、
流体供給口１２９、１３０の先端が流体受口１２６、１
２７に入り、その後、Ｏリング１３７でシ−ルされてい
る領域まで入っていく。

【００４２】次に、電磁弁が作動し、配管１０３が給油
状態、そして配管１０２が排油状態になると、ブラケッ
ト２０４はさらに図の左方に動き、ブラケット１２８の
位置がセンサ１１０ｃで検知される。この状態では、流
体供給口１２９、１３０は逆止弁１２５を奥の方に押し
下げ、流路が開かれている。

【００４３】上記した動作において、流体供給口１２
９、１３０が流体受口１２６、１２７に挿入され、ブラ
ケット１２８の位置がセンサ１１０ｂで検知され検知信
号が出力されたときに、シリンダ１１４に対し油の供給
を開始する。そして、油を供給しながらセンサ１１０ｃ
から検知信号が出力されるまで逆止弁１２５を奥へ押し
下げて流路を開く。

【００４４】また、流体供給口１２９、１３０を流体受
口１２６、１２７から抜く場合は、ブラケット１２８の
位置がセンサ１１０ｃで検知されなくなった後、センサ
１１０ｂから検知信号が出力される位置まで流体供給口
１２９、１３０を移動させる。そしてセンサ１１０ｂか
ら検知信号が出力された位置において、逆止弁１２５が
ブラケット１３６の内壁に押し付けられ、充分なシ−ル
効果が出るまで例えばタイマ−で設定された一定時間だ
け停止させる。その後、油の供給や排出を止め、センサ
１１０ａから検知信号が出力される位置まで流体供給口
１２９、１３０を後退させる。

【００４５】上記した各実施例によれば、主軸の高速回
転での動バランスの変化が少なく、また主軸の高速回転
で工具や装着物などの保持力が減少するようなこともな
い。また、使用による材料の疲労もなく、主軸の高速回
転中での発熱の少ない工具および装着物保持装置を実現
できる。なお、上記の実施例では、流体として油を使用
しているが、その他の流体を使用することもできる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、回転継手を使用しない
で、流体圧力を利用できる工具および装着物保持装置を
実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明する断面図である。

【図２】本発明の他の実施例を説明する断面図である。

【図３】従来の例を説明する断面図である。

【図４】従来の他の例を説明する断面図である。

【符号の説明】

１１１…主軸 １１２…スリーブ １１３…軸受 １１４…シリンダ １１５、１２４、１３４…油室 １１６、１４２…ピストン １１７…ドローバ １１８…軸 １１９…コレット １２０…工具 １２１…プルスタット １２２、１２３…テーパ部 １２５…逆止弁 １２６、１２７…流体受口 １２８…ブラケット １２９、１３０…流体供給口 １３１、１３２、１３３…配管 １３５…ピストン軸 １３６…ブラケット １３７…Ｏリング １３８、１４１…スプリング １３９、１４３…流路 １４０…アキュムレータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具および装着物のプルスタッドを保持
   するコレットと、このコレットを前後に移動させ、前記
   プルスタッドを保持しあるいは解放する動作を前記コレ
   ットに行わせる軸と、この軸を前後に移動する力を発生
   するシリンダおよびピストンと、前記シリンダ内に流体
   を供給し、また前記シリンダ内から流体を排出する給排
   出口と、この給排出口に組み込まれた逆止弁と、前記シ
   リンダ内に供給された流体が前記ピストンに作用する力
   をある値以上に保持する圧力保持機構と、前記物品が取
   り付けられ、前記コレットやシリンダ、ピストン、給排
   出口、圧力保持機構と一体で回転する主軸と、この主軸
   の回転とは独立して運動し、かつ前記給排出口を通して
   流体の供給と排出を行う流体給排出部とを具備した工具
   および装着物保持装置。
2. 【請求項２】 前記ピストンが前記軸に作用する力を検
   知するセンサを設けたことを特徴とする請求項１記載の
   工具および装着物保持装置。
3. 【請求項３】 前記流体給排出口に対する前記流体給排
   出部の位置を検知するセンサを設けたことを特徴とする
   請求項１記載の工具および装着物保持装置。